劉文清，崔廣娟，王 芳，曾莉莎，呂 順，杜彩嫻，范鎮(zhèn)夷，黃秉智

（1.東莞市香蕉蔬菜研究所，廣東 東莞 523061；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，廣東 廣州 510640）

【研究意義】香蕉（Musaspp.）是芭蕉科芭蕉屬草本植物，不僅是世界上最重要的水果之一，而且是一些發(fā)展中國家的主要食物來源，是僅次于水稻、小麥和玉米的世界第四大糧食作物［1］。據(jù)統(tǒng)計，2017年全國香蕉種植面積35.103萬hm2，香蕉產(chǎn)量達(dá)1 116.98萬t，占水果總產(chǎn)量的4.43%［2］。但在香蕉生產(chǎn)中，由于長期連作種植，造成土壤質(zhì)量退化，土壤營養(yǎng)元素失衡，土壤酶活性降低，作物生育期延長，產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差等連作障礙［3］；同時，由于土壤中病原菌不斷積累，香蕉枯萎病等土傳病害加重，嚴(yán)重制約了香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［4］。

【前人研究進(jìn)展】目前，已報道選用抗病品種或砧木、改善栽培制度（輪作）、生物防治、調(diào)節(jié)土壤pH、增施有機(jī)肥或有機(jī)物料等多種克服連作障礙有效措施［5］，其中輪作是一種可以有效避免連作障礙的種植模式，可以增加生物多樣性，維持土壤生境平衡，改善土壤肥力和土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤酶活性，減少蟲害以及土傳病害，提高作物產(chǎn)量等作用［6］。黃光榮［7］、陽顯斌［8］研究表明蒜煙輪作烤煙根際土壤養(yǎng)分有效性升高，土壤酶活性增加，增加煙葉產(chǎn)量，改善煙葉質(zhì)量；蓋志佳等［9］發(fā)現(xiàn)大豆-玉米輪作提高了0～30 cm土層土壤養(yǎng)分含量；Laura等［10］的試驗(yàn)同樣證明了大豆與小麥輪作之后，顯著增加了土壤中有機(jī)碳的含量；王濤等［11］研究表明不同作物輪作對土壤理化性質(zhì)的影響和緩解連作障礙的效果不同；符建平等［12］試驗(yàn)了5種不同蔬菜輪作體系，其中蔥-蘿與番茄輪作處理積累的有機(jī)質(zhì)和全氮最多，花椰菜與番茄輪作處理的速效養(yǎng)分含量最高；孫展新［13］研究表明，隨棉花連作年限的增加，棉田土壤中總酚含量不斷增加，棉花輪作小麥、苜蓿能夠調(diào)節(jié)長期連作土壤中的酶活性，降低土壤的生物毒性，而以輪作小麥對土壤過氧化物酶活性和蔗糖酶活性影響較大，小麥輪作棉花處理中過氧化氫酶和脲酶活性最高，中性磷酸酶活性在棉花和苜蓿輪作處理中最高。而香蕉與韭菜、水稻、木薯、茄子、菠蘿等作物輪作，均有效改善了土壤中的連作障礙［14-18］。其中香蕉-韭菜、香蕉-水稻水旱輪作對香蕉枯萎病防效最好，但是韭菜、茄子等蔬菜作物市場需求量相對較小，且栽培模式與香蕉差異大，水稻、木薯效益較低，菠蘿適宜種植區(qū)域窄，這些作物難以滿足香蕉連片大規(guī)模生產(chǎn)，阻礙其大面積推廣。

【本研究切入點(diǎn)】甘蔗是喜溫喜光作物，也是華南地區(qū)廣泛種植的農(nóng)作物之一，與香蕉種植模式相近，且需求量大，種植經(jīng)濟(jì)效益較好，適合規(guī)?；a(chǎn)。據(jù)清代屈大均著的《廣東新語》記載：“增城之西洲，人多種蕉，種至三四年，即盡伐以種白蔗。白蔗得種蕉地，益繁盛甜美。而白蔗種至二年，又復(fù)種蕉”［19］。文中記載的香蕉與甘蔗輪作模式，為種植香蕉3～4年后再輪作甘蔗2年再復(fù)種香蕉，周而復(fù)始。前期的研究表明［20-21］，該輪作模式對香蕉枯萎病有良好的控制效果，香蕉-甘蔗輪作可調(diào)控土壤中酸桿菌目、假單胞菌目和土壤紅桿菌目等特定種類細(xì)菌的變化，降低病原尖孢鐮刀菌數(shù)量，從而減輕香蕉枯萎病的發(fā)生，結(jié)合此結(jié)果，本研究試圖探明香蕉-甘蔗輪作后土壤養(yǎng)分含量、根系分泌自毒物質(zhì)和土壤酶類活性的變化?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究連作蕉地輪作甘蔗不同年限及回種不同年限的香蕉后，土壤養(yǎng)分元素和酶活性的變化，進(jìn)一步從土壤養(yǎng)分層面探索香蕉-甘蔗輪作模式緩解連作障礙機(jī)制，為建立合理的香蕉輪作體系提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

田間試驗(yàn)位于廣東省東莞市沙田鎮(zhèn)中圍村（113°9′E，23°8′N），該地屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，光照時間長，雨量充足，地勢以沖積平原為主，土壤質(zhì)地為輕黏壤土且較疏松，土層深厚，有機(jī)質(zhì)豐富。供試甘蔗品種為廣東黃皮果蔗；香蕉品種為農(nóng)科1號，該品種為廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育的中抗香蕉枯萎病品種。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)一：連作蕉地輪作甘蔗試驗(yàn)，與曾莉莎等［20］的研究為同一試驗(yàn)。即在東莞沙田選擇連片香蕉地，分別種植多年香蕉后輪作1～3年甘蔗，包括連作香蕉多年（CK）、多年連作香蕉地-輪作甘蔗1年（GZ1）、多年連作香蕉地-輪作甘蔗2年（GZ2）、多年連作香蕉地-輪作甘蔗3年（GZ3）4個處理。

試驗(yàn)二：連作蕉地輪作甘蔗后回植香蕉試驗(yàn)，與林威鵬等［21］的研究為同一試驗(yàn)。即在東莞沙田連片香蕉地，連作多年香蕉輪作甘蔗2年后回種1～3年香蕉，包括香蕉連作地-輪作甘蔗2年（GZ2）、香蕉連作地-輪作甘蔗2年-回種農(nóng)科1號1年（XJ1）、香蕉連作地-輪作甘蔗2年-回種農(nóng)科1號2年（XJ2）、香蕉連作地-輪作甘蔗2年-回種農(nóng)科1號3年（XJ3）4個處理。

每個處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個處理小區(qū)長50 m、寬5 m，面積250 m2，小區(qū)之間由畦溝分隔開。

栽培方式：香蕉高畦深溝，雙行種植，行距2.6 m，株距2.4 m，畦面寬4.5 m，畦深0.7 m，溝寬0.5 m，常規(guī)方法種植管理。甘蔗每米植蔗溝約種12個芽，每公頃有效莖約75 000條，以品字形或雙軌窄幅排放，種莖與土壤緊貼，芽向排向兩側(cè)。種前施足基肥，常規(guī)方法種植管理。

1.3 土壤樣品采集及測定

2013年10月在香蕉抽蕾掛果期(甘蔗收獲期)，于試驗(yàn)地每個小區(qū)內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法取樣，在距植株20～30 cm的根圍，采表層0～20 cm土壤（去掉0～5 cm的表土），室內(nèi)風(fēng)干過篩備用。

土壤樣品送到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院測試，采用ASI［22-23］方法測定土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)（OM）、交換性酸（AA）、銨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）、總氮（N）、交換性鈣（Ca）、交換性鎂（Mg），有效磷（P）、有效鉀（K）、有效硫（S）、有效鐵（Fe）、有效銅（Cu）、有效錳（Mn）、有效鋅（Zn）、有效硼（B）。

土壤含水量測定參照GB7172-87。土壤中總酚酸（Phenolic acid，PHA）含量測定采用磷鉬酸-磷鎢酸鹽比色法［24］。土壤酶活性測定方法按照李振高的方法［25］，其中過氧化氫酶（Catalase，CAT）采用高錳酸鉀滴定法，多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）采用沒食子素比色法，轉(zhuǎn)化酶（Invertase，Inv）采用硫代硫酸鈉比色法、脲酶（Urease，Ure）采用比色法、堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase，ALP）采用比色法、纖維素分解酶（Cellulase，Cel）采用比色法。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL2003、SPSS21.0進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉地輪作甘蔗不同年限后土壤養(yǎng)分含量和酶活性的變化

2.1.1 香蕉地輪作甘蔗不同年限后養(yǎng)分含量、pH和交換性酸的變化 由圖1可知，連作蕉地輪作甘蔗1年后土壤部分養(yǎng)分含量發(fā)生較劇烈變化。其中輪作甘蔗1年的土壤（GZ1）與多年連作的香蕉地（CK）相比，土壤中硝態(tài)氮（NO3--N）、總氮、有效硼含量小幅下降，分別下降25.87%、17.57%和14.63%；而交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效錳、有效鋅含量大幅上升，比CK分別上升66.46%、102.08%、25.00%、79.25%、123.53%。

從圖1可以看出，多年連作的香蕉地輪作甘蔗后土壤有效養(yǎng)分含量總體升高。其中土壤中有效磷、有效鉀、有效硫含量均呈現(xiàn)隨輪作甘蔗年限的增加而升高的趨勢，GZ1、GZ2、GZ3有效磷含量比CK分別增加20.10%、18.61%、81.39%，有效硫含量比CK分別增加18.22%、45.48%、114.02%，而有效鉀含量GZ1基本保持不變，GZ2、GZ3比CK分別增加22.70%、24.70%；土壤中NO3--N、N、B含量和Ca/Mg隨著輪作甘蔗年限的增加呈先降后升的趨勢，GZ2和GZ3土壤NO3--N、N、B含量和Ca/Mg比CK分別增加 146.13%和 224.80%、95.83%和 125.72%、214.63%和407.32%、37.04%和105.56%；土壤中Ca含量隨著輪作甘蔗年限的增加呈先升高后回落再升高的趨勢，GZ2和GZ3土壤Ca含量比CK分別增加37.04%、105.56%；土壤中Mg含量隨著輪作甘蔗年限的增加呈先升后降趨勢，GZ2和GZ3土壤Mg含量比CK降低22.92%和39.41%；而Zn含量隨著輪作甘蔗年限的增加呈先升后降趨勢，但均高于連作地；土壤中NH4+-N、OM、Fe、Cu、Mn含量在輪作地與連作地之間沒有明顯變化趨勢。土壤pH值隨著輪作甘蔗年限的增加呈現(xiàn)下降的趨勢；而土壤交換性酸含量相反，隨著輪作甘蔗年限的增加呈上升的趨勢。

圖1 香蕉地輪作不同年限甘蔗后土壤因子的變化Fig.1 Changes of soil factors after sugarcane rotation in banana field for different years

2.1.2 香蕉地輪作甘蔗不同年限后土壤酶活性和酚酸含量的變化 土壤酶一般是指土壤中具有生物催化能力的一些特殊蛋白質(zhì)類化合物的總稱，其活性的高低，可作為判斷土壤肥力的指標(biāo)之一。由表1可知，連作蕉地土壤與輪作甘蔗土壤不同酶之間活性存在顯著差異。與連作蕉地土壤相比，土壤轉(zhuǎn)化酶、脲酶活性在輪作甘蔗1年后基本保持不變，但在輪作甘蔗2年（GZ2）和3年（GZ3）后，均顯著增加，比CK分別增加48.05%和118.94、50.71%和124.46%，兩種酶隨著輪作甘蔗年限的增加而呈增加的趨勢。多酚氧化酶活性GZ1比CK顯著降低41.62%，而GZ2和GZ3多酚氧化酶活性比CK分別增加42.55%和44.45%，總體呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。而輪作甘蔗地土壤過氧化氫酶活性與連作蕉地差異并不明顯。土壤堿性磷酸酶活性在輪作甘蔗1年顯著升高，但隨著甘蔗種植年限的增加，酶活性又下降到香蕉連作的水平。土壤纖維素酶活性輪作甘蔗地顯著高于連作蕉地。土壤總酚酸含量波動較大，除GZ2與CK相比變化不明顯外，GZ1和GZ3均顯著低于連作蕉地。

表1 香蕉-甘蔗輪作不同年限后土壤酶活性和酚酸含量變化Table 1 Changes of soil enzyme activity and phenolic acid content after banana-sugarcane rotation for different years

2.2 蕉地輪作甘蔗2年后回種香蕉不同年限后土壤養(yǎng)分含量和酶活性變化

2.2.1 蕉地輪作甘蔗2年后回種香蕉不同年限后土壤養(yǎng)分含量、pH和交換性酸的變化 由圖2可知，多年連作蕉地輪作甘蔗2年后回種香蕉不同年限后，土壤養(yǎng)分有效含量總體上呈現(xiàn)降低的趨勢，不同指標(biāo)變化有所不同。與甘蔗地（GZ2）相比，有機(jī)質(zhì)（OM）、氨態(tài)氮（NH4+-N）隨著回種香蕉年限的增加呈升高的趨勢，其中回種3年的香蕉地（XJ3）比GZ2分別增加27.63%、500.63%；土壤中硝態(tài)氮（NO3--N）、有效磷、有效鉀、有效硼、有效硫、有效錳、有效鋅含量和Ca/Mg均呈下降的趨勢，XJ3比GZ2分別下降 45.18%、9.41%、6.41%、72.09%、38.97%、28.85%、19.05%和9.46%。土壤pH值隨著回種香蕉年限的增加呈升高的趨勢；而土壤交換性酸含量相反，隨著回種香蕉年限的增加呈降低的趨勢。

圖2 輪作2年甘蔗與回種不同年限香蕉土壤因子的變化Fig.2 Changes of soil factors after two years of sugarcane rotation and banana replanting for different years

2.2.2 蕉地輪作甘蔗2年后回種香蕉不同年限后土壤酶活性和酚酸含量的變化 由表2可知，與甘蔗地GZ2相比，回種香蕉2年（XJ2）后土壤中轉(zhuǎn)化酶、脲酶、多酚氧化酶和纖維素酶活性顯著下降，繼續(xù)回種香蕉，土壤酶的活性繼續(xù)下降，XJ3比GZ2分別降低41.08%、42.26%、59.24%、68.84%。而過氧化氫酶與堿性磷酸酶在回種香蕉前后無明顯變化。土壤的酚酸含量在XJ1和XJ2與GZ2無顯著差異，但在XJ3時顯著上升，比GZ2增加22.06%。

表2 蕉地輪作甘蔗兩年后回種香蕉不同年限后土壤酶和酚酸的變化Table 2 Changes of soil enzymes and phenolic acids after two years of sugarcane rotation in banana fields and of bananas replanting for different years

2.3 香蕉-甘蔗不同土壤指標(biāo)及枯萎病發(fā)病率相關(guān)性分析

2.3.1 香蕉-甘蔗輪作土壤不同理化指標(biāo)之間相關(guān)性分析 連作香蕉地輪作甘蔗及輪作甘蔗后回種香蕉土壤不同指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果見表3。從表3可以看出，不同土壤酶活性之間存在一定相關(guān)性。Inv、Ure、PPO活性之間呈顯著或極顯著正相關(guān)，CAT活性與ALP活性存在極顯著正相關(guān)（r=0.96，P=0.002），Cel活性與其他5種酶的活性之間不存在顯著相關(guān)。

土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性之間存在一定相關(guān)性。如硝態(tài)氮（NO3--N）、有效硫、有效硼含量與Inv、Ure、PPO活性之間存在顯著或極顯著正相關(guān)，有效磷含量與Inv、Ure活性之間存在顯著正相關(guān)，有效鉀含量與PPO活性呈顯著正相關(guān)，Ca/Mg與Inv、Ure活性之間存在極顯著正相關(guān)。

不同養(yǎng)分含量之間也存在一定相關(guān)性。硝態(tài)氮（NO3--N）含量與總氮、有效鉀、有效硫含量呈顯著正相關(guān)，與有效硼含量及Ca/Mg之間存在極顯著正相關(guān)，有效鉀含量與總氮、有效硼含量呈顯著正相關(guān)，有效磷含量與有效硫、有效硼含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，有效硫含量還與Ca/Mg、有效硼含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。

土壤pH值、AA含量與其他指標(biāo)之間有密切聯(lián)系。土壤pH值與土壤酶中Inv、Ure、PPO活性之間存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與土壤養(yǎng)分中硝態(tài)氮（NO3--N）、總氮、有效鉀、有效硫、有效硼含量及Ca/Mg比值之間存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。土壤AA含量與土壤酶中Inv、Ure、Cel活性之間存在顯著正相關(guān)，與土壤養(yǎng)分中有效硫含量呈顯著相關(guān)。

酚酸是根系主要分泌物，土壤中PHA與土壤酶中ALP活性和土壤中AA含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤養(yǎng)分中OM、NH4+-N含量呈顯著正相關(guān)。

2.3.2 香蕉-甘蔗輪作土壤不同理化指標(biāo)與香蕉枯萎病發(fā)病率之間相關(guān)性分析 根據(jù)我們前期同一研究可知［20-21］，連作蕉地枯萎病平均發(fā)病率為49.15%；連作蕉地分別輪作甘蔗1年、2年和3年后，下茬香蕉枯萎病發(fā)病率分別為17.86%、1.79%和1.79%；輪作甘蔗2年后及回種香蕉1年、2年和3年后，下茬香蕉枯萎病發(fā)病率分別為1.79%、21.93%、25.80%。香蕉枯萎病發(fā)病率與土壤不同指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果見表3。從表3可以看出，香蕉枯萎病發(fā)病率（DI）與土壤酶中Cel活性呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.89，P=0.003），與土壤AA含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.86，P=0.006），與土壤pH值呈顯著正相關(guān)（r=0.77，P=0.027），與土壤養(yǎng)分中NO3--N、有效鉀、有效硫、有效硼含量圼顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)和顯著性分別 為：r=-0.71，P=0.049；r=-0.76，P=0.030；r=-0.74，P=0.034；r=-0.74，P=0.038）。

表3 香蕉-甘蔗輪作土壤指標(biāo)及發(fā)病率間相關(guān)性Table 3 Correlation between soil indicators and incidence during banana - sugarcane rotation

3 討論

同一塊土地上長期連續(xù)種植同一種作物或近緣作物，容易造成產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣、生育狀況變差等連作障礙［5］。其中香蕉長期連作易引起香蕉產(chǎn)量下降、質(zhì)量降低、植株生長緩慢、生育期延長、枯萎病發(fā)病率持續(xù)增加等狀況，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，制約了香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。引起連作障礙的原因多種多樣，其中土壤理化性狀劣變、自毒物質(zhì)作用、微生態(tài)環(huán)境失衡引起土傳病害等及其協(xié)同作用是造成連作障礙主要因子［26］。輪作是避免和減少連作障礙及土傳病害發(fā)生的一種傳統(tǒng)而有效的農(nóng)業(yè)種植模式，合理輪作可以調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分有效性等土壤理化性狀，消減自毒物質(zhì)積累，改善微生態(tài)環(huán)境，減輕病害發(fā)生［11，27-29］。

土壤理化性狀劣變主要體現(xiàn)在土壤養(yǎng)分有效性降低、土壤養(yǎng)分失衡和土壤酶的活性降低，前人研究表明，香蕉多年連作易引起土壤養(yǎng)分失衡，合理輪作可提高土壤質(zhì)量。趙艷等［3］、鐘爽等［30］、陳明智等［31］研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)和pH值出現(xiàn)不同程度的下降，土壤速效磷、速效鉀等大量元素含量出現(xiàn)強(qiáng)烈的富集，土壤交換性鈣和有效銅出現(xiàn)不同程度的富集，有效硼、有效硫、有效鋅出現(xiàn)不同程度的虧缺，香蕉長期連作改變了蕉園土壤中的養(yǎng)分比例，導(dǎo)致土壤中營養(yǎng)元素比例失調(diào)，從而影響了香蕉生長。香蕉輪作木薯、茄子、菠蘿、甘蔗、辣椒、冬瓜可有效提高土壤養(yǎng)分有效性，改善土壤質(zhì)量［14，18，32-33］。本研究結(jié)果表明，土壤pH隨著甘蔗輪作年限增加而降低，隨著回種香蕉年限的增加呈升高趨勢；相反，土壤交換性酸、硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有效硫、有效鋅、有效硼含量和Ca/Mg比值隨著甘蔗輪作年限增加而增加，隨著回種香蕉年限的增加呈降低的趨勢。這些指標(biāo)能較好地反映了香蕉-甘蔗輪作和連作土壤質(zhì)量的變化和效果。

土壤酶是土壤中的重要組成成分之一，其活性的高低在植物生長過程中發(fā)揮著重要的作用［34］，土壤酶活性在一定程度上反映了土壤所處的狀況，且對環(huán)境等外界因素引起的變化較敏感，是反映土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的敏感指標(biāo)，可作為衡量土壤肥力水平的指標(biāo)［35-36］。之前有研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限的增加，土壤中的酶活性存在下降的趨勢［37］。楊威等研究發(fā)現(xiàn)，與黃瓜單一種植相比，輪作條件下土壤酶活性及養(yǎng)分含量均明顯提高，脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性在3個采樣時間點(diǎn)分別提高20%以上［38］。劉敏等研究丹參栽培地輪作期間土壤酶的變化，發(fā)現(xiàn)不同酶種類變化趨勢存在差異，堿性磷酸酶和多酚氧化酶活性均有降低的趨勢，而堿性磷酸酶則是先降低后升高，脲酶和過氧化氫酶活性呈上升趨勢［39］。陳明智等［31］研究了連栽香蕉園土壤酶活性的變化，發(fā)現(xiàn)多年連作蕉園土壤過氧化氫酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性呈現(xiàn)先降后升的趨勢。而蕉地輪作韭菜后，磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶及纖維素酶活性顯著升高［40］；輪作木薯3年后土壤過氧化氫酶和脲酶活性均顯著增加，而蔗糖酶活性卻顯著降低［14］。本研究結(jié)果表明，在香蕉-甘蔗輪作土壤中轉(zhuǎn)化酶、脲酶、多酚氧化酶、纖維素酶活性隨著甘蔗輪作年限增加而增加，隨著回種香蕉年限的增加而呈降低的趨勢。這些酶指標(biāo)也較好地反映了香蕉-甘蔗輪作和連作土壤質(zhì)量的變化和效果。

土傳病害加重是連作主要障礙之一，輪作可通過調(diào)節(jié)某些土壤酶和理化指標(biāo)，調(diào)控某些土傳病害發(fā)生。董鮮研究表明，NO3--N處理可增加植株抗病相關(guān)的Ca、Mg、Fe、Mo礦質(zhì)元素的吸收，誘導(dǎo)香蕉苗木質(zhì)素形成，使其木質(zhì)化程度增加，從而維持較高的光合作用，保持較高的抗病水平［41］。姬華偉等研究表明，鋅離子可能通過降低香蕉尖孢鐮刀菌鐮刀菌酸產(chǎn)量有效降低香蕉枯萎病的發(fā)病率［42］。賴朝圓等研究表明，土壤pH值、速效磷含量和可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量均與可培養(yǎng)尖孢鐮刀菌數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系［33］。本研究結(jié)果表明，香蕉枯萎病發(fā)病率與土壤pH值呈正相關(guān)，與土壤酶中纖維素酶活性、交換性酸含量、與土壤養(yǎng)分中硝態(tài)氮（NO3--N）、有效鉀、有效硫、有效硼含量呈負(fù)相關(guān)。結(jié)果印證了與董鮮、賴朝圓等的發(fā)現(xiàn)，但與賴朝圓［33］的結(jié)果土壤pH值與可培養(yǎng)尖孢鐮刀菌數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系相反。充分說明枯萎病的危害程度與土壤養(yǎng)分含量和酶的活性有密切關(guān)系。

本研究中，連作蕉地輪作甘蔗2、3年后，pH值逐年下降，土壤中轉(zhuǎn)化酶、脲酶、多酚氧化酶、纖維素酶活性呈持續(xù)升高趨勢，交換性酸、硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有效硫、有效鋅、有效硼等養(yǎng)分含量和Ca/Mg比值呈持續(xù)增大的趨勢，說明輪作甘蔗有效地提高了土壤質(zhì)量。相對連作蕉地，輪作甘蔗2年（GZ2）后，硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有效硫、有效鋅、有效硼含量和Ca/Mg比值等指標(biāo)已得到較大改善；土壤中轉(zhuǎn)化酶、脲酶、多酚氧化酶、纖維素酶活性GZ2比連作蕉地（CK）顯著升高，并且GZ2對香蕉枯萎病已取得較好防控效果。因此，多年連作蕉地輪作甘蔗2年即可取得較好提高土壤質(zhì)量的效果。由于香蕉的效益相對甘蔗高，在以香蕉為主的香蕉-甘蔗輪作中，結(jié)合香蕉抗病品種，輪作甘蔗2年是一個較好的選擇。這與古人的實(shí)踐一致［19］，與香蕉-菠蘿［18］輪作年限相近，比香蕉-木薯［14］輪作效果好。

本研究中，輪作甘蔗2年回種香蕉2年（XJ2）后土壤轉(zhuǎn)化酶、脲酶、纖維素酶活性和交換性酸含量、Ca/Mg比值仍高于連作蕉地，但多酚氧化酶、pH值和硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有效硫、有效硼等養(yǎng)分含量低于或接近于連作蕉地水平，土壤質(zhì)量開始惡化；回種香蕉3年（XJ3）后除纖維素酶活性和交換性酸含量及Ca/Mg比值高于連作蕉地水平外，其他指標(biāo)低于或接近于連作蕉地水平，香蕉枯萎病發(fā)病率也升高［20］，土壤質(zhì)量已嚴(yán)重惡化，再繼續(xù)種植嚴(yán)重影響香蕉生長和發(fā)育。因此，輪作甘蔗2年后回種香蕉以3年為宜。

4 結(jié)論

綜上所述，土壤中轉(zhuǎn)化酶、脲酶、多酚氧化酶、纖維素酶活性，pH值、交換性酸含量和硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有效硫、有效鋅、有效硼等養(yǎng)分含量及Ca/Mg比值等能比較客觀反映香蕉-甘蔗輪作土壤質(zhì)量變化的指標(biāo)；根據(jù)這些指標(biāo)的變化，多年連作蕉地輪作甘蔗2年即可較好地改善土壤質(zhì)量，減輕連作障礙；輪作甘蔗2年后，回種香蕉以3年為宜。本研究為香蕉-甘蔗輪作模式的進(jìn)一步研究和生產(chǎn)上香蕉枯萎病防控提供參考。